關鍵鼻細胞被確定為可能的COVID-19病毒入口點

迄今為止，新冠病毒已傳播到184個以上的國家，并奪走了18萬多人的生命。世界各地的科學家都在試圖確切地了解病毒的傳播方式，以幫助防止傳播和開發疫苗。眾所周知，SARS-CoV-2使用與引起2003年SARS流行的相關冠狀病毒類似的機制感染人類細胞，但鼻子中涉及的確切細胞類型以前沒有被查明。

昨日，英國惠康桑格研究所、荷蘭格羅寧根大學醫學中心、法國蔚藍海岸大學和法國國家科學研究院（CNRS）和法國尼斯大學的研究人員在《自然醫學》上發表了一項研究，可以幫助解釋新冠病毒高傳播速率的原因。鼻中的兩種特定細胞類型已被確定為新冠病毒的可能初始感染點�？茖W家發現鼻子中的杯狀和纖毛細胞含有高水平的進入蛋白，新冠病毒可利用這些進入蛋白進入人類細胞。

為了發現哪些細胞可能參與COVID-19傳播，研究人員分析了來自20多個未感染人群的單個細胞RNA測序的多個人類細胞圖譜（HCA）數據集。這些細胞包括來自肺、鼻腔、眼睛、腸道、心臟、腎臟和肝臟的細胞。研究人員尋找哪些單個細胞表達了兩個關鍵進入蛋白，而這兩個關鍵進入蛋白被COVID-19病毒用來感染人類細胞。

惠康桑格研究所論文的第一作者Waradon Sungnak博士說，他們發現可以激活SARS-CoV-2進入的受體蛋白ACE2和TMPRSS2蛋白酶在不同器官的細胞中表達。然后他們發現在鼻氣道中所有細胞中，產生粘液的杯狀細胞和纖毛細胞中這兩種COVID-19病毒蛋白的含量最高，最有可能是該病毒的最初感染途徑。

Sungnak和他的同事用HCA分析了各種組織中的ACE2和TMPRSS2表達，不僅包括呼吸組織——先前使用免疫組織化學進行的分析已經檢測到了鼻腔和支氣管上皮細胞中的ACE2和TMPRSS——-以及來自眼睛、消化道和肌肉等。

SARS-CoV-2進入受體ACE2（第一列）、進入相關蛋白酶tmprs2（第二列）的RNA表達及其在不同組織中的共表達（第三列）。

研究人員發現，在所分析的數據集中，ACE2基因的表達通常較低，而TMPRSS2的表達更為廣泛。這表明ACE2表達可能是初始感染中病毒進入的限制因素。但是，ACE2在呼吸組織的多種上皮細胞類型中表達，在杯狀細胞和鼻睫狀細胞中其表達特別高。研究人員使用其他兩項scRNA-seq研究的數據證實了這一發現。

通常在呼吸系統中與ACE2共同表達的其他基因，包括與糖類代謝有關的基因（可能是由于它們在杯狀細胞粘蛋白合成中的作用），以及與先天和抗病毒免疫功能有關的基因。

ACE2和TMPRSS2基因也在呼吸系統外表達，包括角膜細胞和腸壁的表達，研究人員指出，這與一些表明糞便脫落病毒的臨床報告一致。

這些病毒進入受體的基因，在呼吸系統中的表達位置，可能會影響病毒的傳播能力。研究人員還比較了病毒受體基因的組織表達模式與其他冠狀病毒和流感病毒使用的受體基因。高度傳染性病毒（如流感病毒）使用的受體在上呼吸道中表達更多，而傳染性較小的病毒（如MERSCoV）的受體在下呼吸道中表達。這向研究人員表明，病毒受體的空間分布可能會影響病毒的傳播能力。

Cell上另一個預印本研究 還使用了人類、非人類靈長類動物和小鼠的單細胞RNA測序數據集來檢查表達ACE2和TMPRSS2基因的細胞的位置。由波士頓兒童醫院的Jose Ordovas-Montanes博士領導的研究人員發現，這兩種基因均在II型肺細胞和回腸吸收性腸上皮細胞以及鼻杯狀分泌細胞中表達。

荷蘭格羅寧根大學醫學中心的Martijn Nawijn博士代表HCA肺生物網絡表示，這項研究首次發現鼻子中的這些特殊細胞與COVID-19相關。盡管有很多影響病毒傳播的因素，他們的發現與迄今為止所見病毒的快速感染率相一致，這些細胞在鼻腔內表面的位置使其易于感染病毒，并可能有助于傳播給其他人。

這是《肺生物網絡》的第一篇出版物，是一項正在進行的國際工作的一部分，旨在利用人類細胞圖譜數據來了解感染和疾病。該信息可用于更好地了解冠狀病毒的傳播方式。它進一步表明，眼睛和其他一些器官中的細胞也含有病毒進入蛋白。這項研究還預測了關鍵進入蛋白如何被其他免疫系統基因調節，并揭示了開發減少傳播途徑的治療方法的潛在目標。全球HCA肺生物網絡將繼續分析數據，以便進一步了解可能參與COVID-19的細胞和靶標，并將其與患者特征相關聯。

通過精確定位每種細胞類型的確切特征，HCA正在以全新的方式幫助科學家診斷、監測和治療包括COVID-19在內的疾病。世界正以前所未有的速度加深對COVID-19的了解，這項新研究證明了這一點：跨界合作和公開共享研究對快速開發有效的診斷、治療和疫苗至關重要，能確保沒有任何國家落伍。